Agroécologie 2 min
Le secret de la croissance des plantes enfin percé
COMMUNIQUÉ DE PRESSE - Contrairement aux animaux, les plantes ont des cellules qui sont toutes entourées d’une paroi rigide. Elle les protège mais les enferme dans un squelette rigide. Alors comment peuvent-elles grandir malgré cette paroi ? Des scientifiques d’INRAE, du CNRS, en collaboration avec des équipes suisses et belges, ont maintenant percé une partie de ce secret. Véritables architectes, les plantes allient sucres et protéines pour conférer à la paroi sa résistance et son extensibilité et permettre la croissance des cellules. Au-delà de l’apport des connaissances, ces résultats publiés le 10 novembre dans Science, revêtent une importance cruciale pour la modélisation et la prédiction des effets des changements environnementaux sur la croissance des plantes.
Publié le 10 novembre 2023
Les plantes ont la capacité extraordinaire d’utiliser l’énergie solaire pour convertir le CO2 atmosphérique en sucres. Ces sucres constituent une source presque inépuisable d’énergie et servent aussi de briques de construction.
Avec ces briques, les plantes construisent un rempart autour de chaque cellule : la paroi.
Cette paroi sert à la fois de barrière protectrice et de support pour un squelette, pressurisé. Ce dernier confère de la rigidité aux organes de la plante, comme un matelas gonflable. En effet, la paroi est si robuste qu’elle peut résister à des pressions considérables à l’intérieur de la cellule, atteignant jusqu’à 10 fois celle de notre atmosphère. Curieusement, la présence de cette paroi n’empêche pas le grossissement des cellules lorsque la plante grandit.
Une question se pose alors : comment cette paroi peut grandir, sans perdre son intégrité, ce qui ferait exploser la cellule ? Pour comprendre ce mécanisme, les scientifiques ont analysé en détails le processus d’assemblage de cette paroi.
Pour cela ils ont étudié la croissance du tube pollinique de l’arabette des dames, une plante modèle. Sa paroi cellulaire comprend deux composants majeurs, notamment des fibres et une matrice, principalement constituée de pectines. Les pectines sont bien connues pour leur rôle de gélifiant dans la confection de confitures !
Une équipe d’INRAE avait déjà découvert qu’une fois déposées dans la paroi, les pectines gonflent, suite à une transformation chimique, et permettent l’expansion de la paroi.
Ici la même équipe montre que ces pectines gonflées, recouvertes de charges négatives, se comportent comme de petits aimants. Et les aimants s’attirent, négatifs avec positifs. Ici, la charge positive qui se lie à ces pectines sont des protéines de la paroi. Il se crée ainsi un réseau, comme aimanté, qui confère sa résistance et son extensibilité à la paroi.
Pour les plantes chez qui cette protéine est altérée, le réseau ne se forme pas et lors de la croissance, le tube pollinique explose sous la pression des cellules.
Ces résultats sont fondamentaux pour mieux comprendre les mécanismes de croissance des plantes. Ils sont aussi d’une très grande importance pour la modélisation et la prédiction des effets des changements environnementaux sur la croissance des plantes cultivées.
Des résultats d’avenir
Grace à ces résultats, les chercheurs développent actuellement des modèles numériques permettant de simuler et de prédire la croissance et la morphogénèse des plantes en fonction des changements dans l’environnement, par exemple ceux associés aux changements climatiques. Dans ces modèles, il est absolument nécessaire d’inclure un mécanisme explicite de la croissance cellulaire.
Référence
Moussu S. et al. (2023). Plant cell wall patterning and expansion mediated by protein-peptide-polysaccharide interaction. Science 382,719-725(2023). DOI : https://doi.org/10.1126/science.adi4720